教科版物理选修32章末综合测评2.docx
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教科版物理选修32章末综合测评2
章末综合测评
(二)
(时间:
90分钟 分值:
100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,全选错的得0分)
1.如图所示为一正弦交流电电压随时间变化的图像,下列表达式正确的是( )
A.e=2sin0.2πt(V) B.e=
sin10πt(V)
C.e=2sin10πt(V)D.e=
sin0.2πt(V)
C [由图像知,交流电周期0.2s,则ω=
=10π,故选项C正确.]
2.在“练习使用示波器”的实验中,关于竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮的作用,下列说法正确的是( )
A.竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的位置,Y增益调节旋钮用来调节图像在竖直方向的幅度
B.竖直位移旋钮用来调节图像在竖直方向的幅度,Y增益调节旋钮用来调节图像在竖直方向的位置
C.竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮都是用来调节图像在竖直方向的位置
D.竖直位移旋钮和Y增益调节旋钮都是用来调节图像在竖直方向的幅度
A [竖直位移旋钮可以调节图像在屏幕竖直方向的位置,使观察的信号位于屏幕中央,Y增益调节旋钮则用来调节图像在竖直方向的幅度,故A正确,B、C、D错误.]
3.某交流电电源电压的瞬时值表达式为u=6
sin100πt(V),则下列说法中正确的是( )
A.用交流电压表测该电源电压时,示数是6V
B.用交流电压表测该电源电压时,示数是6
V
C.用此电源给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔为0.01s
D.把标有“6V 3W”的小灯泡接在该电源上时,小灯泡将被烧毁
A [电压表测量的是有效值,用交流电压表测该电源电压时,示数是6V,故A正确,B错误;由u=6
sin100πt(V),可知,该交流电的最大值为6
V,ω=100πrad/s,所以T=
s=0.02s,频率为50Hz,用此电源给电磁打点计时器供电时,打点的时间间隔为0.02s,故C错误;小灯泡的额定电压为有效值,所以小灯泡正常发光,故D错误.]
4.三个相同的电阻,分别通过如图a、b、c所示的变化电流,三个图中的I0和周期T相同.下列说法中正确的是( )
a b
c
A.在相同时间内,三个电阻发热量相等
B.在相同时间内,a、b发热量相等,是c发热量的2倍
C.在相同时间内,a、c发热量相等,是b发热量的
D.在相同时间内,b发热量最大,a次之,c的发热量最小
C [交变电流的有效值是通过电流的热效应定义的,正弦交变电流的有效值I1=
Im,即如图a中的电流有效值为
I0,很显然对图b中的交变电流有效值I2=I0,图c中交变电流的有效值通过I
RT=I
R×
T可得知I3=
I0,结合焦耳定律Q=I2Rt可知,在相同时间内,三个电阻发热量之比等于1∶2∶1,故只有C选项正确.]
5.如图所示,在铁芯P上绕着两个线圈a和b,则( )
A.线圈a输入正弦交变电流,线圈b可输出恒定电流
B.线圈a输入恒定电流,穿过线圈b的磁通量一定为零
C.线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响
D.线圈a的磁场变化时,线圈b中一定有电场
D [a、b线圈相当于变压器的原、副线圈,根据电磁感应定律可知,当线圈a输入正弦交变电流时,线圈b将输出正弦交变电流,故A选项错误;当线圈a输入恒定电流,将产生不变的磁场,则穿过线圈b的磁通量不为零,只是磁通量的变化量为零,故B选项错误;线圈b输出的交变电流也要产生磁场,对线圈a的磁场也会产生影响,故C选项错误;根据麦克斯韦电磁场理论可知,变化的磁场周围将产生电场,则线圈a中的磁场变化时,线圈b中一定有电场,故D选项正确.]
6.图为气流加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器.原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220V降至110V.调节前后( )
A.副线圈中的电流比为1∶2
B.副线圈输出功率比为2∶1
C.副线圈的接入匝数比为2∶1
D.原线圈输入功率比为1∶2
C [根据欧姆定律I=
,U2由220V降至110V,副线圈上的电流变为原来的
,即调节前后,副线圈上电流之比为2∶1,选项A错误;根据P=UI知,U、I均变为原来的
时,副线圈上输出的功率变为原来的
,即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1,选项B错误;根据理想变压器电压与匝数的关系
=
,当U2由220V降至110V时,n2变为原来的
,即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1,选项C正确;根据理想变压器P入=P出,所以原线圈输入功率等于副线圈的输出功率,即调节前后原线圈输入功率之比为4∶1,选项D错误.]
7.如图所示的电路,一灯泡和一可变电容器串联,下列说法正确的是( )
A.a、b端接稳恒直流电,灯泡发亮
B.a、b端接交变电流,灯泡发亮
C.a、b端接交变电流,灯泡发亮,且将电容器电容增大时,灯泡亮度增大
D.a、b端接交变电流,灯泡发亮,在不改变交变电流有效值的情况下增大其频率,灯泡亮度增大
BCD [电容器有“通交流,隔直流,通高频,阻低频”的特点,B、D项正确,A错误;增大电容器的电容,电容的阻碍作用减小,电流增大,灯泡的亮度增大,C项正确.]
8.一台理想变压器,开始时开关S接1,此时原、副线圈的匝数比是11∶1,原线圈接入电压为220V的正弦交流电,一只理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上,如图所示,则下列判断正确的是( )
A.原、副线圈中的功率之比为11∶1
B.若只将S从1拨到2,电流表示数减小
C.若开关S接1,滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω时,则1min内滑动变阻器产生的热量为1200J
D.若只将滑动变阻器的滑片向下滑动,则两电表示数均减小
BC [原副线圈的输入功率等于输出功率,故A错误;若只将S从1拨到2,副线圈的电压减小,副线圈电流减小,原线圈电流即电流表示数减小,故B正确;原、副线圈的电压与匝数成正比,所以副线圈端电压为20V,由于副线圈接着二极管,它具有单向导电性,根据电流的热效应知
·
=
T解得U=10
V,若滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω,则1min内滑动变阻器产生的热量为Q=
×60J=1200J,故C正确;将滑动变阻器滑片向下滑动,接入电路中的阻值变大,电流表的读数变小,但对原、副线圈两端的电压无影响,即电压表的读数不变,故D错误.]
9.如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5,原线圈两端的交变电压为u=20
sin100πtV,氖泡在两端电压达到100V时开始发光,下列说法中正确的有( )
A.开关接通后,氖泡的发光频率为100Hz
B.开关接通后,电压表的示数为100V
C.开关断开后,电压表的示数变大
D.开关断开后,变压器的输出功率不变
AB [由交变电压的瞬时值表达式知,原线圈两端电压的有效值为U1=
V=20V,由
=
得副线圈两端的电压为U2=100V,电压表的示数为交流电的有效值,所以B项正确;交变电压的频率为f=
=50Hz,一个周期内电压两次大于100V,即一个周期内氖泡能两次发光,所以其发光频率为100Hz,所以A项正确;开关断开前后,输入电压不变,变压器的变压比不变,故输出电压不变,所以C项错误;开关断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,所以D项错误.]
10.如图所示,矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路.线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈面积为S,转动角速度为ω,线圈匝数为N,线圈电阻不计.下列说法正确的是( )
A.将原线圈抽头P向上滑动时,灯泡变暗
B.电容器的电容C变大时,灯泡变暗
C.图示位置时,矩形线圈中瞬时感应电动势最大
D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω,则变压器原线圈电压的有效值为NBSω
AD [在图中将原线圈触头P向上滑动时,原线圈的匝数变大,故输出的电压变小,灯泡变暗,选项A正确;电容器的电容C变大时,电容对电流的阻碍作用变小,故灯泡变亮,选项B错误;图示位置时,线圈的ad边运动方向与磁感线方向平行,故矩形线圈中瞬时感应电动势最小,选项C错误;若线圈abcd转动的角速度变为2ω,且线圈转动一周只有半周产生感应电压,在这半周中,电压的最大值是2NBSω,设变压器原线圈电压的有效值为U,则
t=
×2t,即U=NBSω,选项D正确.]
二、非选择题(本题共6小题,共40分)
11.(4分)如图所示为示波器面板,屏上显示的是一亮度很低、线条较粗且模糊不清的波形.
(1)若要增大显示波形的亮度,应调节________________旋钮.
(2)若要屏上波形线条变细且边缘清晰,应调节__________旋钮.
(3)若要将波形曲线调至屏中央,应调节________与________旋钮.
解析:
(1)辉度调节旋钮,作用是调节图像亮度.
(2)聚焦调节旋钮和辅助聚焦旋钮配合使用使图像线条清晰.
(3)竖直位移旋钮和水平位移旋钮,调节图像在竖直、水平方向的位置.
答案:
(1)辉度调节
(2)聚焦调节 (3)竖直位移 水平位移
12.(6分)有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示.它有两个外观基本相同的线圈A、B,线圈外部还可以绕线.
甲 乙
(1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的a、b位置,由此可推断________(填“A”或“B”)线圈的匝数较多.
如果把它看成理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有,一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源.请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量,并用字母表示).
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
(2)线圈的匝数为nA=____________.(用所测物理量符号表示)
解析:
(1)由图乙可知a位置的阻值大于b位置的阻值,由电阻定律可得A线圈的匝数多于B线圈的匝数.
(2)①用长导线绕一个n匝线圈,作为副线圈替代A线圈;②把低压电源接B线圈,测得线圈的输出电压U;③用A线圈换下绕制的线圈测得A线圈输出电压UA.nA=
n.
答案:
(1)A
(2)步骤见解析 nA=
n
13.(6分)如图所示,矩形线圈abcd在磁感应强度B=2T的匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω=10πrad/s匀速转动,线圈共10匝,每匝线圈的电阻值为0.5Ω,ab=0.3m,bc=0.6m,负载电阻R=45Ω.求:
(1)电阻R在0.05s内发出的热量;
(2)电阻R在0.05s内流过的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动).
解析:
(1)矩形线圈abcd在匀强磁场中旋转产生正弦交变电流,电动势的峰值为
Em=nBSω=10×2×0.3×0.6×10πV=113.04V
电流的有效值I=
=
=1.60A
所以0.05s内R上发出的热量Q=I2Rt=5.76J.
(2)矩形线圈旋转过程中产生的感应电动势的平均值
E=n
=
=
=
=72V
电流的平均值I=
=1.44A
0.05s内电路流过的电荷量q=It=0.072C.
答案:
(1)5.76J
(2)0.072C
14.(6分)如图所示,变压器原线圈n1=800匝,副线圈n2=200匝,灯泡A标有“10V 2W”字样,电动机D的线圈电阻为1Ω,将交变电流u=100
sin100πtV加到理想变压器原线圈两端.灯泡恰能正常发光,求:
(1)副线圈两端电压(有效值);
(2)电动机D的电功率.
解析:
(1)原线圈两端电压(有效值)
U1=
=
V=100V
由变压器变压比规律
=
知副线圈两端电压
U2=
U1=25V.
(2)电动机两端电压
UD=U2-UA=15V,I=
=0.2A
发动机的功率PD=UDI=3W.
答案:
(1)25V
(2)3W
15.(8分)如图所示,匝数为100匝、面积为0.01m2的线圈,处于磁感应强度B1为
T的匀强磁场中.当线圈绕O1O2以转速n为300r/min匀速转动时,电压表、电流表的读数分别为7V、1A.电动机的内阻r为1Ω,牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.2kg的导体棒MN沿轨道上升.导体棒的电阻R为1Ω,架在倾角为30°的框架上,它们处于方向与框架平面垂直、磁感应强度B2为1T的匀强磁场中.当导体棒沿轨道上滑1.6m时获得稳定的速度,这一过程中导体棒上产生的热量为4J.不计框架电阻及一切摩擦,g取10m/s2.求:
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出电动势的瞬时值表达式;
(2)导体棒MN的稳定速度;
(3)导体棒MN从静止到达到稳定速度所用的时间.
解析:
(1)线圈转动过程中电动势的最大值为Em=NB1Sω=NB1S·2πn=100×
×0.01×2π×5V=10V
则从线圈处于中性面开始计时的电动势瞬时值表达式为e=Emsinωt=10sin10πt(V).
(2)电动机的电流I=1A,电动机的输出功率
P出=IU-I2r,又P出=F·v
而棒产生的感应电流I′=
=
稳定时棒处于平衡状态,故有F=mgsinθ+B2I′L
由以上各式代入数值,解得棒的稳定速度
v=2m/s(v=-3m/s舍去).
(3)由能量守恒定律得P出t=mgh+
mv2+Q
其中h=xsinθ=1.6sin30°=0.80(m)
解得t=1.0s.
答案:
(1)e=10sin10πt(V)
(2)2m/s (3)1.0s
16.(10分)有一台内阻为1Ω的发电机,供给一学校照明用电,如图所示.升压变压器原、副线圈匝数比为1∶4,降压变压器原、副线圈匝数比为4∶1,输电线的总电阻为4Ω.全校共有22个班,每班有“220V 40W”灯6盏,若保证全部电灯正常发光,则
(1)发电机的输出功率多大?
(2)发电机的电动势多大?
(3)输电效率为多少?
解析:
(1)降压变压器的输出功率为:
P用=40×22×6W=5280W
降压变压器副线圈的电流:
I4=
×6×22A=24A
降压变压器原线圈的电流:
I3=
I4=
×24A=6A
输电线损失的功率:
ΔP=I
R=144W,所以发电机的输出功率:
P=5280W+144W=5424W.
(2)降压变压器原线圈电压为:
U3=
U4=
×220V=880V
输电线上损失的电压为:
ΔU=I3R=24V,升压变压器的输出电压为:
U2=880V+24V=904V
所以发电机原线圈电压:
U1=
U2=
×904V=226V
发电机原线圈中电流为I1=
I2=
×6A=24A
发电机内阻分压:
Ur=24×1V=24V
电动势为:
E=226V+24V=250V.
(3)输电效率η=
=
×100%=97.3%.
答案:
(1)5424W
(2)250V (3)97.3%